题目内容

10．节能减排是中国转型发展的必经之路，工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施．下图是几种工业生产的联合生产工艺：

请回答下列问题：
（1）装置甲为电解池（惰性电极），根据图示转化关系可知：A为Cl2（填化学式），阴极反应式为2H++2e-=H2↑．
（2）装置丙的反应物为Ti，而装置戊的生成物为Ti，这两个装置在该联合生产中并不矛盾，原因是进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净
装置戊进行反应时需要的环境为C（填字母序号）．
A．HCl气体氛围中  B．空气氛围中    C．氩气氛围中  D．水中
（3）装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H＜0．
①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：
温度/℃250350
K2.041x
符合表中的平衡常数x的数值是B（填字母序号）．
A．0  B．0.012  C．32.081  D．100
②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：
c（CO）/mol•L-1c（H2）/mol•L-1c（CH3OH）/mol•L-1
0min0.8mol•L-11.6mol•L-10
2min0.6mol•L-1y0.2mol•L-1
4min0.3mol•L-10.6mol•L-10.5mol•L-1
6min0.3mol•L-10.6mol•L-10.5mol•L-1
反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为0.3mol•L-1•min-1．反应达到平衡时CO的转化率为62.5%．反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是A（填字母序号）．
A使用催化剂  B降低温度C增加H2的浓度
（4）装置己可以看作燃料电池，该燃料电池的负极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O．

分析 （1）装置甲为电解池，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，A和金属钛反应生成四氯化钛，故A为氯气；电解饱和氯化钠溶液阴极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气；（2）反应前有金属钛，戊装置生成钛，一开始是含有较多杂质的钛和氯气反应生成四氯化钛后再用金属钠还原，制得较为纯净的钛，目的是提纯钛；金属钠能与空气、水、氯化氢反应，故装置戊反应的环境为在惰性气体的氛围中进行．
（3）①反应为放热反应，故温度升高，K减小，250℃时平衡常数为2.041，则350℃时的平衡常数小于2.041；
②反应从2min到4min之间，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，氢气的反应速率为CO反应速率的2倍，反应达到平衡时CO的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，反应第2min改变了反应条件，反应速率比0-2min增大，改变的条件是加入了催化剂；
（4）装置己是甲醇燃料电池，在碱性条件下，负极的电极反应为燃料失电子发生氧化反应，在碱性溶液中甲醇失电子反应生成碳酸盐．

解答 解：（1）装置甲为电解池，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，A和金属钛反应生成四氯化钛，故A为氯气；电解饱和氯化钠溶液阴极上是溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2 ↑；
故答案为：Cl2；2H++2e-=H2↑；
（2）反应前有金属钛，戊装置生成钛，前后并不矛盾，一开始是含有较多杂质的钛和氯气反应生成四氯化钛后再用金属钠还原，制得较为纯净的钛，故从戊装置中出来的金属钛较纯净．金属钠能与空气、水、氯化氢反应，故装置戊反应的环境为在惰性气体的氛围中进行，选项中只有氩气氛围中符合，故选C；
故答案为：进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净；C；
（3）①反应为放热反应，故温度升高平衡逆向进行，平衡常数K减小，250℃时平衡常数为2.041，则350℃时的平衡常数小于2.041，故答案为：B；
②反应从2min到4min之间，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，氢气的反应速率为CO反应速率的2倍，V（H2）=2V（CO）=2×$\frac{0.6mol/L-0.3mol/L}{4min-2min}$=0.3mol•L-1•min-1；反应达到平衡时CO的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.8mol/L-0.3mol/L}{0.8mol/L}$×100%=62.5%，反应第2min时未达到平衡状态，改变了反应条件，反应速率比0-2min增大，说明改变的条件是加入了催化剂，选A；
故答案为：0.3mol•L-1•min-1；62.5%；A；
（4）装置己是甲醇燃料电池，在碱性条件下，负极的电极反应为燃料失电子发生氧化反应，在碱性溶液中甲醇失电子反应生成碳酸盐负极的电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O．

点评 本题考查了工业制备物质原理分析，电解池、原电池原理和电极反应书写方法，化学平衡影响因素的分析判断，注意平衡计算的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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     a．硝酸    b．浓硫酸      c．空气
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（4）若氯化铁有剩余．则容器中不可能有Fe、Cu．
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15．T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，发生下列反应：PCl5（g）?PCl3（g）+Cl2（g）．经过一段时间达到平衡，反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s050150250350
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下列说法正确的是（　　）
A．T℃时，该反应的平衡常数K=0.05mol•L-1
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D．T℃时，若起始充入1.0molPCl5、0.2molPCl3和0.2molCl2，则起始时v（正）＞v（逆）
2．某强酸性溶液中可能存在Al3+、Fe2+、NH4+、Ba2+、Cl-、CO32-、SO42-、NO3-中的若干种，现取适量溶液进行如下实验

下列有关判断正确的是（　　）
A．原溶液中一定有Fe2+、SO42-、H+、NH4+、Al3+
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C．步骤③中反应的离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-
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19．下列各项表达中正确的是（　　）
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D．Cl-的结构示意图为
20．下列叙述正确的是（　　）
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②两种不同非金属元素原子间形成的化学键都是极性键
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⑤单质分子中不存在化学键，化合物的分子中才存在化学键
⑥离子化合物中一定含有离子键．
A．只有②⑥B．只有①⑥C．只有⑥D．只有①④⑥

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